Міцність сталевих трубопроводів на кородованих ділянках з ремонтним композитним бандажем
Анотація
В процесі експлуатації на поверхні локальних ділянок сталевих трубопроводів внаслідок корозії або адгезійного зносу можуть з'являтися дефекти, що знижують їх міцність, а іноді, на жаль, і призводять до аварії всього трубопроводу. Ця проблема дуже актуальна при експлуатації й ремонті трубопроводів. Застосування ремонтних бандажів з композиційних інноваційних матеріалів є одним з перспективних напрямків збереження робочого тиску сталевих трубопроводів у зв'язку з тим, що ремонтні роботи можуть проводитися без зупинки процесу транспортування енергоносіїв. Розробка методики визначення руйнівного гідростатичного тиску ремонтних бандажів з композиційних інноваційних матеріалів складають завдання даної роботи. З причини суттєвої різниці фізико-механічних характеристик матеріалів труби і композиту, потрібно більш глибоке вивчення їх спільної роботи як в пружній, так і в пластичній області деформування. Для отримання числових результатів використовувався метод кінцевих елементів, а також було поставлено й проведено фізичний експеримент. У роботі пропонується експериментально-теоретична методика розрахунку на міцність конструктивної системи − сталева труба і ремонтний бандаж. В результаті проведених експериментальних і теоретичних досліджень, були досягнуті певні результати: розроблена методика визначення руйнівного гідростатичного тиску ремонтних композитних бандажів; встановлено, що усунення дефектів трубопроводу за допомогою композитного бандажа призводить до перерозподілу кільцевого навантаження; особливо важливим фактором є створення надійного зчеплення композитного бандажа з металом труби, що забезпечує їх спільне деформування; представляється перспективним напрямком робота по підвищенню ефективності фізико-механічних характеристик композитних бандажів і створення конструкцій, що забезпечують більшу жорсткість.
Посилання
2. Polyakov S.G., Ribakov A.O. (2009). Basic laws of stress-corrosion development of main gas pipelines. Problems of Strength, 5, 7-17
3. Vovk O.O., Zaichenko S.V., Chvertko E.P., Shevchenko M.V., Pirumov A.Ye., Radetska O.J. (2017). Analysis of accidents on main pipelines for the period 2005-2015. Energy: economy, technology, ecology, 4, 113-118
4. Poberezhny L.Ya., Yavorskiy A.V., Tsikh V.S., Stanetsky A.I., Gritsanchuk A.V.(2017). Development of the level of ecological safety of pipelines for the oil and gas complex of Ukraine. Technogenic and ecological safety, 1, 24-31
5. Development plan of JSC "Operator GTS Ukraine" 2021-2030 [Electronic resource]. Retrieved from: https://tsoua.com
6. Freire J.L.F., Vieira R.D., Diniz J.L.C., Meniconi L.C. (2007). Effectiveness of composite repairs applied to damaged pipeline. Exp. Tech. Soc. Exp. Mech., 31, 59-66
7. Mattos H., Reis J., Sampaio R., Perrut V. (2009). An alternative methodology to repair localized corrosion damage in metallic pipelines with epoxy resins. Mater. Des, 30, 3581-3591
8. Leong A., Leong K., Tan Y., Liew P., Wood C., Tian W., et al. (2011). Overwrap composite repairs of offshore risers at topside and splash zone. Proc. Int. Comm. on Composite Materials (ICCM-18). Jeju Island, Korea Int. Comm. on Composite Materials
9. Duell J.M., Wilson J.M., Kessler M.R. (2008). Analysis of a carbon composite overwrap pipeline repair system. Int. J. Pressure Vessels and Piping, 85., 782-788
10. Nurzhanov T.B. (2018). Repair of pipelines and tanks using composite materials. Engineering practice, 36-39
11. Alexander C., Francini B. (2006). State of the art assessment of composite systems used to repair transmission pipe lines. 6th Intern. Pipeline Conf. (IPC-2006). Calgary, Alberta, Canada
12. Bandage system RES-Q Composite Wrap.
Retrieved from: http://www.tdwilliamson.com
13. ASME B 31.4, ASME B 31.8. Classes of ASME Boiler and Pressure vessel Code
14. ASME PCC-2-2006. The American Society of Mechanical Engineers. Repair of Pressure Equipment and Piping
15. ASTM D2992-2006. (2006). Standard practice for obtaining hydrostatic orpressure design basis for «fiberglass» (glass-fibre-reinforced thermosettingresin) pipe and fittings
16. ISO/TS 24817 (2006). Petroleum, petrochemical and natural gas industries – composite repairsof pipework – qualification and design, installation, testing and inspection
17. The Clock Spring Company (2011). Режим доступу: http://www.clockspring.com
18. Becker M.V., Booth V.S., Govdyak R. M. (2008). Repair of main pipelines in a vice. Kyiv: Kiy
19. Shamsuddoha M., Mainul Islam, Aravinthan T., Manalo Allan, Lau Kin-tak (2013). Effectiveness of using fibre-reinforced polymer composites for underwater steel pipeline repairs. Composite Structures, 100, 40-54
20. Showman A., Taheri F. (2011). Compressive strain limits of composite repaired pipelines under combined loading states. Composite Structures, 93, 1538-1548
21. Keller M.W., Jellison B.D., Ellison T. (2013).
Moisture effects on the thermal and creep performance of carbon fiber/epoxy composites for structural pipeline repair. Composites: Part B, 45(1), 1173-1180
22. Kоpple M.F., Lauterbach S., Wagner W. (2013).
Composite repair of through-wall defects in pipework –
analytical and numerical models with respect to ISO/TS24817. Composite Structures, 95, 173-178
23. Garf E.F., Netrebskiy M.A. (2000). Estimation of strength and resource of pipelines with erosion-corrosion damage, Automatic welding, 9/10, 15-20
24. Garf E.F., Nepomnyaschiy V.A., Dmitrienko R.I.,
Ba-nakhevich Yu.V., Savenko A.V., Oleinik I.N. (2011). Evaluation of the effectiveness of composite bandages for the restoration of defective sections of pipelines, Automatic welding, 7, 44-48
25. Vereshchaka S.M., Daniltsev V.V., Deineka A.V. (2016). Stress State of Sealing Ring of Composite Material with the Specified Physical and Mechanical Characteristics. Strength of Materials, 48(3), 371-374
26. Vereshchaka S.M. (2009). Nonlinear deformation and stability of multilayer structural elements with structural defects. Sumy: Publishing house of SSU
27. Vereshchaka S.M., Zhigiliy D.A., Daniltsev V.V. (2019). Determination of the Strength of Ring Specimens from Fiberglass Based on the Split Disk Method. Bulletin of mechanical engineering, 12, 25-33
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial-ShareAlike 4.0 International License.
